基于混合互信息和改进粒子群优化算法的医学图像配准方法.pdf

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1、34卷1期中国生物医学工程学报Vo1．34No．1February20152015年2月ChineseJournalofBiomedicalEngineering基于混合互信息和改进粒子群优化算法的医学图像配准方法史益新邱天爽韩军金声(大连理工大学电子信息与电气工程学部，辽宁大连116024)(大连现代高技术集团有限公司，辽宁大连116024)(澳大利亚纽卡索大学信息技术学院，纽卡斯尔2300，澳大利亚)摘要：为满足医学图像辅助诊断与治疗的需要，提出一种基于混合互信息和改进粒子群优化算法的医学图像配准方法。在每次迭代时，首先使用基于Renyi熵的改

2、进粒子群优化算法对图像进行全局搜索，再使用基于Shannon熵的Powell算法对当前得到的最优解进行局部寻优。实验图像为60幅模拟图像和10幅临床图像，对70幅图像进行单模态和多模态的医学图像配准实验，所提出算法的单模态医学图像配准结果均达到亚像素级。在多模态医学图像配准实验中，采用5种性能指标，评价配准结果的质量。同3种医学图像配准算法进行比较，结果显示新算法除计算时间外，其他4项指标均为最优，MI指数、NMI指数和CC指数的均值分别为1．3386、1．3631和0．8378。主观和客观分析显示，所提出算法在精确度和收敛速度方面均优越于其他配准

3、算法。关键词：混合互信息；改进的粒子群优化算法；Powell算法；医学图像配准中圈分类号R318文献标志码A文章编号0258-8021(2015)01-0001-07MedicalImageRegistrationAlgorithmBasedonMixedMutualInformationandImprovedParticleSwarmOptimizationShiYixinQiuTianshuangHanJunJinSheng(FacultyofElectronicandElectricalEngineering，DalianUniversity

4、ofTechnology，Dalian116024，Liaoning，China)(DalianModernHigh-TechDevelopmentCompanyLimited，Dalianl16024，Liaoning，China)(FacultyofScienceandInformationTechnology，TheUniversityofNewcastle，Newcastle，NSW2300，Australia)Abstract：Anovelmedicalimageregistrationmethodbasedonmixedmutualin

5、formationandimprovedparticleswarmoptimizationalgorithmwasproposed．Duringeachiterationoftheproposedalgorithm，theimprovedparticleswarmoptimizationalgorithmbasedonRenyi’Sentropywasadoptedfirstlyinglobalsearchingphase．ThenthemutualinformationmeasurebasedonShannon’Sentropywastakena

6、stheobjectivefunctionwhilethePowellalgorithmwasusedtoobtaintheoptimalsolutioninlocalsearchingphase．Themono—modalitymedicalimageregistrationaccuracyincludingsixtysimulatedimagesandtenclinicalmedicalimagesisimprovedtosub—pixellevelbytheproposedalgorithm．Comparingwiththeotherthre

7、ealgorithmsintheexperimentofmulti—modalitymedicalimageregistration，thequalityoftheregisteredimagewasevaluatedbyfivekindsofobjectivecriterions，theproposedalgorithmwasoptimalforthefourobjectindexesexceptforcomputationtime，themeanofMI，NMIandCCindexwas1．3386，1．3631and0．8378respect

8、ively，subjectiveandobjectiveanalysisoftheresultsshowedthatthe